DE60031050T2 - Segmentation of the border of the prostate in two- and three-dimensional ultrasound images - Google Patents
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Abstract
Description
Diese Erfindung bezieht sich im Allgemeinen auf medizinische Abbildungssysteme, und genauer gesagt auf ein Verfahren und Gerät zur Prostata- und Randsegmentation in zwei- und dreidimensionalen Ultraschallbildern.These This invention relates generally to medical imaging systems, and more particularly to a method and apparatus for prostate and marginal segmentation in two- and three-dimensional ultrasound images.
Prostatakrebs ist der am häufigsten diagnostizierte bösartige Tumor bei Männern im Alter von über 50 Jahren und wird bei Autopsien bei 30% der Männer im Alter von 50 Jahren, bei 40% im Alter von 60 Jahren, und bei fast 90% im Alter von 90 Jahren gefunden. Weltweit ist er die zweite Todesursache auf Grund von Krebs bei Männern und macht zwischen 2,1% und 15,2% von allen Krebstoten aus. Jedes Jahr werden in Kanada durch diese Krankheit ungefähr 20.000 neue Prostatakrebsfälle diagnostiziert und es sterben ungefähr 4.000 Männer.Prostate Cancer is the most common diagnosed malignant Tumor in men over the age of 50 years and is autopsied at 30% of men over the age of 50, at 40% at the age of 60, and at nearly 90% at the age of 90 Found years ago. He is the second cause of death worldwide of cancer in men and accounts for between 2.1% and 15.2% of all cancer deaths. each Year in Canada by this disease will be about 20,000 new prostate cancer cases diagnosed and it dies about 4,000 men.
Im Allgemeinen treten Symptome auf Grund von Prostatakarzinomen nicht in Erscheinung, bis ein ausgedehntes lokales Wachstum erfolgt ist oder bis sich Metastasen entwickeln, was als Grund dafür angeführt wird, dass nur 65% der Patienten mit lokal begrenzter Krankheit diagnostiziert werden. Sobald sich der Tumor über die Prostata ausgebreitet hat, steigt das Risiko von Metastasen drastisch. Tumore, die kleiner als 1 bis 1,5 cm3 sind, durchbrechen selten die Prostatakapsel. Wenn sie zu diesem frühen Stadium diagnostiziert wird, ist die Krankheit heilbar, und sogar in späteren Stadien kann Behandlung effektiv sein. Dennoch variieren die Behandlungsmöglichkeiten abhängig vom Ausmaß des Krebses, und die Prognose verschlechtert sich, wenn die Diagnose in einem fortgeschrittenen Stadium gestellt wird.In general, symptoms due to prostate cancer do not appear until there is extensive local growth or until metastases develop, which is explained as the reason that only 65% of patients with locally limited disease are diagnosed. Once the tumor has spread across the prostate, the risk of metastasis increases dramatically. Tumors smaller than 1 to 1.5 cm 3 rarely break the prostatic capsule. If diagnosed at this early stage, the disease is curable, and even at later stages treatment can be effective. However, the treatment options vary depending on the extent of the cancer, and the prognosis worsens when the diagnosis is made at an advanced stage.
Die Herausforderungen, denen sich Ärzte gegenübersehen, die Patienten mit möglichem Prostatakrebs behandeln, sind: (a) klinisch relevanten Krebserkrankungen in einem Stadium zu diagnostizieren, wenn sie heilbar sind, (b) die Krankheit präzise einzustufen und einzuteilen, (c) die geeignete Therapie exakt anzuwenden, um die Zerstörung der Krebszellen zu optimieren, während die benachbarten normalen Gewebe erhalten werden, (d) die Patienten zu beobachten, um Nebenwirkungen und die Effektivität der Therapie zu beurteilen.The Challenges faced by doctors faced, the patients with possible Treating prostate cancer are: (a) clinically relevant cancers to diagnose at a stage when they are curable, (b) the disease is precise to classify and classify, (c) to apply the appropriate therapy exactly, about the destruction to optimize the cancer cells while the adjacent normal tissues are preserved; (d) the patients to observe for side effects and the effectiveness of the therapy to judge.
Die US-Patente 5,562,095, 5,454,371 und 5,842,473 fokussieren sich auf die Herausforderungen (a) und (b). Diese Patente beschreiben eine 3D-Ultraschallabbildungstechnik zur Diagnose von Prostatakrebs. Erweiterungen dieser Konzepte für Prostata-Kryochirurgie sind in der allgemein gehaltenen Patentanmeldung 60/321,049 beschrieben, deren Inhalte hierin durch Bezugname umfasst sind. In einer anderen Anmeldung ist ein 3D-Ultraschall-geführtes intra-operatives Brachytherapiesystem beschrieben. Ein wichtiger Gesichtspunkt bei der Einstellung der geeigneten Prostatatherapie ist die exakte Segmentation (d. h. das Herausarbeiten) des Rands der Prostata und anderer anatomischer Strukturen (Rektalwand, Harnröhre, Blase). Die Zuordnung der geeigneten Therapie oder Dosis für die Prostata erfordert, dass das Prostatavolumen exakt gemessen wird.The U.S. Patents 5,562,095, 5,454,371 and 5,842,473 focus on the challenges (a) and (b). These patents describe one 3D ultrasound imaging technique for the diagnosis of prostate cancer. Extensions of these concepts for prostate cryosurgery are described in the commonly owned patent application 60 / 321,049, the contents of which are incorporated herein by reference. In another Application is described a 3D ultrasound-guided intra-operative brachytherapy system. An important consideration in stopping appropriate prostate therapy is the exact segmentation (i.e., working out) of the edge of the prostate and other anatomical structures (rectal wall, urethra, bladder). The assignment of the appropriate therapy or dose for the prostate requires that the prostate volume is measured accurately.
Bei Gegebenheiten mit einem hohen Bildkontrast (z. B. in flüssigkeitsgefüllten Bereichen in Ultraschallbildern), ist die Segmentationsaufgabe relativ leicht und es können viele Herangehensweisen verwendet werden. Ultraschallbilder der Prostata sind jedoch sehr schwierig zu segmentieren, weil der Kontrast sehr gering ist und die Abbildung unter Flecken, Schatten und anderen Artefakten leidet. Beim Durchführen von Ultraschallbildsegmentation sind herkömmliche lokale Bildverarbeitungoperatoren wie Kantendetektoren in sich und aus sich heraus aufgrund von Flecken, Schatten und anderen Bildartefakten zum Auffinden des Rands unzulänglich.at Conditions with a high image contrast (eg in liquid-filled areas in ultrasound images), the segmentation task is relatively easy and it can many approaches are used. Ultrasound pictures of the However, prostate are very difficult to segment because of the contrast is very low and the picture under spots, shadows and others Artifacts suffers. When performing of ultrasound image segmentation are conventional local image processing operators like edge detectors in and of themselves due to spots, Shadow and other image artifacts to find the edge inadequate.
Die Schwankung bei Messungen des Prostatavolumens, die eine herkömmliche 2D-Technik verwenden, ist hoch, weil die aktuellen Ultraschallvolumenmesstechniken von einer idealisierten elliptischen Form ausgehen und nur einfache Messungen der Breite in zwei Ansichten verwenden (siehe Tong S, Cardinal HN, McLoughlin RF, Downey DB, Fenster A, "Intra- and inter-observer variability and reliability of prostate volume measurement via 2D and 3D ultrasound imaging", Ultrasound in Med & Biol 1998; 24: 673–681, und Elliot TL, Downey DB, Tong S, Mclean CA, Fenster A, "Accuracy of prostate volume measurements in vitro using three-dimensional ultrasound", Acad Radiol 1996; 3: 401–406).The Variation in measurements of prostate volume, which is a conventional Using 2D technique is high because of the current ultrasonic volume measurement techniques emanating from an idealized elliptical shape and just simple Use width measurements in two views (see Tong S, Cardinal HN, McLoughlin RF, Downey DB, Window A, "Intra- and inter-observer variability and reliability of prostate volume measurement via 2D and 3D ultrasound imaging ", Ultrasound in Med & Biol 1998; 24: 673-681, and Elliot TL, Downey DB, Tong S, Mclean CA, Window A, "Accuracy of prostate volume measurements in vitro using three-dimensional ultrasound ", Acad Radiol 1996; 3: 401-406).
Manuelles Konturieren von sequenziellen 2D-Querschnitts-CT- oder TRUS-(transrektaler Ultraschall) Prostatabildern hat diese Schwankung verringert, aber diese Herangehensweise ist zeitintensiv und beschwerlich, was sie während einer intra-operativen Behandlung unpraktikabel macht.Manually Contour sequential 2D cross-sectional CT or TRUS (transrectal ultrasound) prostate images has reduced this fluctuation, but this approach is Time-consuming and cumbersome, what to do during an intra-operative treatment makes impracticable.
Bereichsbezogene neuronale Netze-Anwendungen erfordern umfangreiche Lern-Sets, sind langsam, und machen den Nachtrag von Bedienerspezifizierten Randinformationen schwierig. Konturbezogene Verfahren wie Snakes-Implementierung von aktiven Konturen sind langsam, komplex, und empfindlich in Bezug auf die Anfangswahl der Kontur.Domain Neural Network applications require extensive learning sets, are slow, and make the addition of operator-specified edge information difficult. Contour-related procedure Such as snakes' implementation of active contours are slow, complex, and sensitive to the initial choice of the contour.
US-Patent Nr. 5,559,901 von Lobregt offenbart ein Verfahren zur Bestimmung einer Formkontur, worin Eckpunkte entlang der Kontur der Form mit geraden Streckenabschnitten überbrückt werden, um eine geschätzte Anfangskontur bereitzustellen. Um die Kontur zu glätten, wird eine interne Kraft oder Energie an jedem dieser Eckpunkten der geschätzten Anfangskontur definiert, wobei die Kraft oder Energie von dem Winkel zwischen den Kanten entlang einer Sequenz von benachbarten Eckpunkten abhängt.US Patent No. 5,559,901 to Lobreg discloses a method of determination a shape contour, wherein vertices along the contour of the shape with be bridged straight sections, an estimated To provide initial contour. To smooth the contour is an internal force or energy at each of these vertices of the estimated initial contour Defines the force or energy of the angle between depends on the edges along a sequence of adjacent vertices.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren der Objekt-Segmentation gemäß den unabhängigen Ansprüchen bereit gestellt. Einige optionale Merkmale sind in den abhängigen Ansprüchen dargelegt.According to the present The invention provides a method of object segmentation according to the independent claims posed. Some optional features are set forth in the dependent claims.
Gemäß einer Ausführungsform wird ein schnelles halb-automatisches Prostata konturierendes Verfahren bereit gestellt, das eine modellbasierte Initialisierung und eine effektive Diskrete Dynamische Kontur (DDC) zur Randverfeinerung verwendet. Der Bediener leitet den Prozess der bevorzugten Ausführungsform durch Identifizierung von vier (4) Punkten auf dem Rand der Prostata ein, wodurch er ein Prostatamodell skaliert und formt, und dann wird die abschließende Prostatakontur mit einer DDC verfeinert.According to one embodiment becomes a fast semi-automatic prostate contouring procedure provided a model-based initialization and a effective Discrete Dynamic Contour (DDC) for edge refinement used. The operator initiates the process of the preferred embodiment Identification of four (4) points on the edge of the prostate, which scales and shapes a prostate model, and then becomes the final one Prostate contour refined with a DDC.
Das Verfahren der vorliegenden Erfindung kann eine 2D-Segmentationstechnik umfassen oder sich alternativ bis zur Segmentation von Objekten in 3D ausdehnen.The Method of the present invention may be a 2D segmentation technique include or alternatively until the segmentation of objects expand in 3D.
Das Verfahren der vorliegenden Erfindung hat eine spezielle Anwendung, die der Vor-Implantations-Planungsphase einer Brachytherapie-Anwendung dient. Dieses Verfahren findet ebenfalls Verwendung in jeder Phase der Dosierungsplanung in der Brachytherapie-Anwendung oder jeder anderen Therapie-Anwendung.The Method of the present invention has a specific application the pre-implantation planning phase of a brachytherapy application serves. This method is also used in every phase the dosing schedule in the brachytherapy application or any other therapy application.
Die vorliegende Erfindung kann auf verschiedene Weisen in die Praxis umgesetzt werden. Als Beispiel werden verschiedene Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung nachfolgend unter Bezug auf die Zeichnungen beschrieben, wobei:The The present invention can be practiced in various ways be implemented. As an example, various embodiments of the present invention with reference to the drawings described, wherein:
Wie
oben erörtert,
ist DDC eine Polyline (d. h. eine Folge von Punkten, die durch gerade
Streckenabschnitte verbunden sind), die verwendet wird um eine Kontur
umzuformen, um Merkmale in einem Bild anzupassen. Wenn die DDC verwendet
wird, um ein Objekt aus einem Bild zu segmentieren wie ursprünglich von Lobregt
und Viergever in "Discrete
dynamic contour model",
IEEE Trans. Med. Imag. 1995; 14: 12–24 beschrieben, muss der Bediener
zuerst einen näherungsweisen
Umriss des Objekts zeichnen. Ein Beispielumriss ist in
Die
Konfiguration der DDC ist in
Der
Ablauf der DDC basiert auf einfacher Dynamik. Eine gewichtete Kombination
von internen (
Der
Faktor von zwei in Gleichung (4b) ordnet dem Betrag der Scheinkraft
einen Bereich von Null bis zwei zu, der der gleiche ist, wie der
für die
interne Kraft, die unten definiert wird. Ein Beispielenergiefeld
und sein dazu gehöriges
Kraftfeld für
ein simuliertes Bild einer Kante sind in
Um
die Scheinkraft auszuwerten, die auf den Eckpunkt i der DDC wirkt,
wird das Kraftfeld, das durch Gleichung (4b) ausgedrückt wird,
an den Eckpunktkoordinaten (xi, yi) unter Verwendung von bilinearer Interpolation
abgetastet. Ferner wirkt nur die radiale Komponente des Felds auf
den Eckpunkt, da die tangentiale Komponente potentiell dazu führen kann,
dass sich die Eckpunkte zusammenbündeln, während die DDC umformt, so dass
die resultierende Scheinkraft auf Eckpunkt i ist:
Die
innere Kraft bewirkt, dass die lokale Krümmung an jedem Eckpunkt minimiert
wird, wobei sie die DDC bei Vorliegen von Bildrauschen glatt hält. Sie
ist definiert als: wobei
Die
Dämpfungskraft
am Eckpunkt i wird als proportional zu der Geschwindigkeit (v ρi) an diesem Eckpunkt angenommen:
Zur
Vereinfachung wurden einheitliche Gewichtungen für die Schein-, internen und
Dämpfungskräfte für das Ergebnis
ausgewählt,
das in
Umformung
der DDC wird durch die obigen Kräfte
gesteuert und ist als eine einfache numerische Integration implementiert,
dargestellt in
Wie
oben diskutiert, ist der Rand der Prostata zeitweilig schwierig
zu definieren, weil 2D US-Bilder der Prostata unter Flecken, Schatten
und Brechung leiden. Zusätzlich
ist der Kontrast zwischen der Prostata und der umgebenden Strukturen
gering und hängt
ab vom Transducer des Systems und der Ultraschallfrequenz. Diese
Effekte verknüpfen
sich und machen die Wahl des Anfangsrands schwierig, da sie der
DDC gestatten, zu dem korrekten Rand zu konvergieren. Die Eckpunkte
auf der DDC müssen
nahe genug bei dem gewünschten
Rand initialisiert werden, um zu ihm, und nicht zu nahe gelegenen
unbedeutenden Kanten gezogen zu werden. Exakte Initialisierung kann
beträchtlichen
Bedieneraufwand erfordern, da der Bediener gefordert sein kann,
viele Punkte einzugeben, wie in
Der
Algorithmus der vorliegenden Erfindung besteht aus drei Hauptphasen:
Initialisierung, Umformung und Bearbeitung. Jeder Prozess ist unten
detailliert beschrieben. Das Zusammenwirken dieser Prozesse ist
in
Wie
oben erwähnt,
erfordert die DDC-Initialisierungsroutine der vorliegenden Erfindung,
dass der Bediener nur vier Punkte auswählt, benannt von (1) bis (4)
in
Wenn
die Anfangsform der DDC in parametrischer Form dargestellt ist,
wie: wobei s ein Parameter ist,
der entlang der Kurve variiert, dann werden die Punkte (2) und (4)
auf den "Lappen" der Prostata ausgewählt, wo
die lokale Tangente zu der Kurve an diesen Punkten parallel zu der
y-Achse ist, d. h. Punkte, mit
Der ' Operator bezeichnet Differentiation nach s.The 'operator designates Differentiation according to s.
Die
vier Punkte spalten den Prostatarand in vier eindeutige Segmente:
Segment 1 bis 2, das bei Punkt 1 startet und bei Punkt 2 endet,
sowie Segmente 2 bis 3, 3 bis 4 und 4 bis 1. Die Anfangsform der
Prostata wird durch Hermite'sche
Interpolation der Endpunkte abgeschätzt, um automatisch zusätzliche
Punkte innerhalb jedes Segments zu erhalten. Es wurde entdeckt,
dass kubische Interpolationsfunktionen eine gute Annäherung für einen
großen
Bereich von Prostataformen bereit stellen, und die folgende Form
haben:
Um zusätzliche Punkte innerhalb eines Segments zu interpolieren, ist es zuerst nötig, die Koeffizienten von Gleichung (12) zu berechnen. Zwei Datenglieder sind an jedem Endpunkt erforderlich: Der Wert der Variablen (entweder x oder y) und die Änderungsrate dieser Variablen in Bezug auf s (x' oder y'). Tabelle 1 fasst die Information zusammen, die für jedes Segment erforderlich ist. In der Tabelle wird angenommen, dass jedes Segment bei s = 0 beginnt und bei s = 1 endet. Einige Punkte sind zu bemerken.Around additional It's first to interpolate points within a segment necessary, to calculate the coefficients of equation (12). Two data members are required at each endpoint: the value of the variable (either x or y) and the rate of change of these variables with respect to s (x 'or y'). Table 1 summarizes the information the for every segment is required. The table assumes each segment starts at s = 0 and ends at s = 1. Some Points are to be noted.
Erstens,
die Tangenten an den Punkten (1) und (3) sind näherungsweise parallel zu der
x-Achse, d. h. an diesen Punkten haben wir
Hier
wird die Änderungsrate
von x in Bezug auf s aus den Bedienerausgewählten Punkten abgeschätzt, wie
in Tabelle 1 gelistet, die die Daten zeigt, die erforderlich sind,
um die Koeffizienten für
die Interpolationsfunktionen für
jedes Segment zu berechnen (1–2,
2–3, 3–4, und
4–1),
wo (x1, y1), (x2, y2), (x3, y3) und (x4, y4) sich auf die
Koordinaten der vier vom Bediener ausgewählten Punkte beziehen, gezeigt
in
Zweitens,
an den Punkten (2) und (4), wo Gleichung (11) gilt, muss die Veränderungsrate
von y in Bezug auf s auch abgeschätzt werden wie in der Tabelle
aufgelistet. Mit diesen Daten können
die Koeffizienten dann unter Verwendung der Formeln berechnet werden:
Wenn
die Koeffizienten sodann berechnet sind, werden die Punkte einheitlich
interpoliert innerhalb jeden Segments bei jedem Δs = 0,1 Einheiten.
Tabelle 1 Table 1
Nach der Initialisierung wird die DDC umgeformt, wie oben detailliert beschrieben. Die vier vom Bediener ausgewählten Punkte, die während der Initialisierungsphase ausgewählt wurden, können vor der Umformung festgelegt werden, um sie am verschieben zu hindern, oder sie können ohne Festlegen gelassen werden, wobei ihnen gestattet wird, sich mit dem Rest der DDC zu bewegen.To During initialization, the DDC is reshaped as detailed above described. The four points selected by the operator during the Initialization phase selected were, can be set before reshaping to prevent them from moving or you can without allowing them to be allowed to move with the rest of the DDC.
Obwohl die Initialisierungsroutine der vorliegenden Erfindung im Stande ist, einen breiten Bereich von Prostataformen darzustellen, kann die Anfangsform nahe starker Kanten zu liegen kommen, die andere Gewebe oder Artefakte darstellen. Dies kann die DDC auf sie zu- und weg von dem gewünschten (Prostata) Rand schieben, wenn die Scheinkräfte, die durch Gleichungen (4) und (5) definiert werden, verwendet werden. Die Anziehung von diesen Rändern kann reduziert werden durch Verwendung von richtungsgebender Information, wie beschrieben in Worring M, Smeulders AWM, Staib IH, Duncan, JS, "Parameterized feasible boundaries in gradient vector fields", Computer Vision Image Understanding 1996; 63: 135–144. Für US-Bilder der Prostata stellt diese Information die Tatsache dar, dass das Innere der Prostata dunkler erscheint als das äußere. Derartige Information kann durch Modifizieren der Gleichung (5) auf den Eckpunkt i der DDC appliziert werden:Even though the initialization routine of the present invention is capable is able to represent a wide range of prostate forms the initial form comes to lie near strong edges, the other Represent tissue or artifacts. This is what the DDC can and away from the desired one (Prostate) edge pushing, if the apparent forces by equations (4) and (5) can be used. The attraction of these edges can be reduced by using directional information, such as described in Worring M, Smeulders AWM, Staib IH, Duncan, JS, "Parameterized feasible Boundaries in gradient vector fields ", Computer Vision Image Understanding 1996; 63: 135-144. For US pictures the prostate this information represents the fact that the The inside of the prostate appears darker than the outside. Such information can be modified by modifying equation (5) to the vertex i of FIG DDC can be applied:
Es
ist wichtig, zu bemerken, dass r ^(x, y) ein nach außen zeigender
radialer Einheitsvektor ist, wie durch Gleichung 2 definiert. Gemäß Gleichung
15 wird, wenn die Graustufen in den Nähe des Eckpunktes i sich von
dunkel zu hell in Richtung des äußeren Radialvektors
verändern,
eine Kraft auf den Eckpunkt wirkt; ansonsten wird keine Kraft angewendet.
Während der Umformung kann die Entfernung zwischen benachbarten Eckpunkten auf der DDC größer werden, was in einer schlechteren Darstellung des Prostatarands resultiert. Nach jeder Iteration, die durch Gleichung (9) dargestellt wird, wird die DDC resampled, so dass die Entfernung zwischen benachbarten Eckpunkten auf einem einheitlichen Wert von 20 Pixel beibehalten bleibt, von dem gefunden wurde, dass er eine gute Darstellung des Prostatarands bereit stellt. Wenn keine Eckpunkte festgelegt werden, kann resampling sehr einfach durchgeführt werden. Zuerst werden die x und y Koordinaten von jedem Eckpunkt in parametrischer Form dargestellt wie in Gleichung (10). Es wird jedoch die parametrische Variable s ausgewählt, als Länge der Kurve vom ersten Eckpunkt bis zum fraglichen Eckpunkt. Die Kurve wird dann entlang ihrer gesamten Länge bei äquidistanten Werten durch lineare Interpolation der existierenden Eckpunkte der Länge resampled. Dies ergibt einen neuen Satz von Eckpunkten, die zur Darstellung der Kurve verwendet werden, während die alten verworfen werden. Diese Vorgehensweise stellt ein Problem dar, wenn einige Eckpunkte festgelegt sind, weil die festgelegten Eckpunkte nach der Interpolation eliminiert werden können. Um dies zu vermeiden, werden die festgelegten Eckpunkte nach der Interpolation einfach zurück in die DDC eingefügt.During the Forming can affect the distance between adjacent vertices the DDC get bigger, which results in a worse representation of the prostate bone. After each iteration represented by equation (9), the DDC is resampled, leaving the distance between adjacent ones Keep vertices at a uniform value of 20 pixels remains, which was found to be a good representation of the Prostatorands ready. If no corner points are set, resampling can be done very easily. First, the x and y coordinates of each vertex are displayed in parametric form as in equation (10). However, it becomes the parametric variable s selected, as a length the curve from the first vertex to the point in question. The curve then becomes linear along its entire length at equidistant values Interpolation of the existing vertices of the length resampled. This results a new set of vertices used to represent the curve be while the old ones are discarded. This approach poses a problem when some vertices are set because the set ones Corner points can be eliminated after the interpolation. Around To avoid this, the set vertices become after the interpolation just back inserted into the DDC.
In
extremen Fällen
kann die Initialisierungsroutine nicht alle der Eckpunkte auf die
DDC nahe dem tatsächlichen
Prostatarand platzieren.
Die
Beispiele in
Andere Ausführungsformen und Variationen sind möglich. Zum Beispiel kann, obwohl die bevorzugte Ausführungsform, die hierin dargelegt ist, das Problem der Prostatasegmentation adressiert, das Prinzip der Erfindung auf Randsegmentation eines jeden festen Objekts angewendet werden, einschließlich anderer Organe innerhalb der menschlichen oder tierischen Anatomie; es sind geeignete Modifikation zu den Interpolationsfunktionen bereit gestellt, die zur Initialisierung des Rands vor der Umformung verwendet werden.Other embodiments and variations are possible. For example, although the preferred embodiment set forth herein is addressed, the problem of prostate segmentation, the principle of the invention applied to edge segmentation of each fixed object be inclusive other organs within human or animal anatomy; suitable modification to the interpolation functions is ready used to initialize the edge before forming become.
Es kann auch zur Segmentation von Objekten, wie der Prostata, in 3D ausgedehnt werden, wobei das Verfahren gemäß der bevorzugten Ausführungsform als eine 2D Segmentationstechnik dargelegt ist. Weil die Oberfläche des Organs kontinuierlich ist, ist eine 2D Bildscheibe, die nur durch kleine Entfernungen von den benachbarten parallelen Scheiben getrennt ist, durch einen ähnlichen Rand zu den Rändern der benachbarten Scheiben charakterisiert. Daher wird, indem ein Objekt (das heißt Organ) in parallele Scheiben mit einem genügend kleinen Abstand geschnitten wird, der Rand des Objekts bei benachbarten 2D Scheiben ähnlich sein. Entsprechend kann der segmentierte Rand in einer Scheibe als ein Anfangsrand für den Segmentationsprozess in der benachbarten Scheibe verwendet werden. Wenn die Objektränder genügend nah sind, dann führt die Verwendung des Anfangsrands in den benachbarten Scheiben zu schneller Segmentation ohne das Erfordernis der Bearbeitung.It Can also be used for segmentation of objects, such as the prostate, in 3D be extended, the method according to the preferred embodiment is set forth as a 2D segmentation technique. Because the surface of the Organs is continuous, is a 2D image slice that only through small distances separated from the adjacent parallel slices is, by a similar Edge to the edges the adjacent discs characterized. Therefore, by a Object (that is Organ) cut into parallel slices with a sufficiently small distance will be similar to the edge of the object on adjacent 2D slices. Corresponding For example, the segmented edge in a slice may be an initial edge for the Segmentation process can be used in the adjacent disc. If the object edges enough are close, then leads the Using the starting edge in the adjacent discs too fast Segmentation without the requirement of editing.
Die
3D-Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wurde erfolgreich unter Verwendung eines
3D Ultraschallbildes einer Patientenprostata implementiert. Das
3D Bild wurde in parallele Scheiben geschnitten, 1 mm getrennt voneinander,
um 35 transaxiale Scheiben der Prostata herzustellen. Die näherungsweise
zentrale Scheibe wurde als Startscheibe herausgesucht (d. h. Scheibe
Nr. 15). Die Prostata in dieser Scheibe wurde durch die oben beschriebene
Technik unter Verwendung von vier Startpunkten segmentiert. Dieses
Bild erforderte keine Bearbeitung und der resultierende Rand, der
durch die Segmentation erzeugt wurde, ist in Tafel 15 gezeigt. Dieser
Rand wurde dann verwendet, um die Segmentation der benachbarten
Scheiben 14 und 16 zu initialisieren. Der resultierende segmentierte
Rand (ohne Bearbeitung) ist in Tafeln 14 und 16 der
Obwohl
das Beispiel, das hierin oben dargestellt wurde, auf parallelen
transaxialen Scheiben basierte, wird ein Fachmann bevorzugen, dass
die Prostata (oder jedes 3D-Objekt) in jeder regulären Art
für diese 3D-Segmentationsvorgehensweise
geschnitten werden kann. Zum Beispiel kann die Prostata (oder jedes
3D Objekt) in parallele Scheiben in koronaler, sagitaler oder schiefer
Richtung geschnitten werden, als auch in radialen Richtungen, um
radiale Scheiben mit einer Achse durch das Zentrum der Prostata
herzustellen (oder irgendeine andere Achse), wie in
Es wird davon ausgegangen, dass die ausgeführten Ausführungsformen und Abwandlungen innerhalb des Bereichs und des Rahmens der Erfindung entsprechend den definiert beigefügten Ansprüche liegen.It It is understood that the embodiments and modifications made within the scope and scope of the invention the defined attached claims lie.
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